ESTUDO DAS PROPRIEDADES DO FERRO FUNDIDO CINZENTO COM ADIÇÃO DE NIÓBIO PARA TRABALHO A QUENTE

Abstract

Com o crescimento do mercado automobilístico, o desenvolvimento de novos materiais que podem proporcionar a este segmento melhor desempenho, segurança e conforto torna-se um grande desafio para a área de engenharia. Um dos principais materiais na fabricação de peças automobilísticas é o ferro fundido cinzento, material utilizado na fabricação de discos de freios. O ferro fundido cinzento tem aplicação em peças onde existe a necessidade de uma boa resistência mecânica associada a uma boa resistência à fadiga térmica para suportar as cargas e tensões térmicas a que são submetidas. A proposta deste estudo foi avaliar o comportamento mecânico e físico de quatro ligas de ferro fundido cinzento de matriz perlítica utilizadas para a fabricação de discos de freios. Para tanto, quatro ligas denominadas liga base, liga base + 0,10% Nb, liga base + 0,20% Nb e liga base + 0,15% Mo foram fundidas e posteriormente avaliadas quanto a: composição química, resistência à tração nas temperaturas de 22°C, 380°C, 480°C, 580°C e 680°C, dureza, microestrutura e difusividade térmica. Nos testes de resistência à tração nas temperaturas de 22°C a 680°C, pôde-se observar que não existe diferença significativa entre as ligas base com adição de 0,20% Nb e 0,15% Mo, e essas ligas apresentam valores superiores de limite de resistência à tração em relação à liga base. Quando adicionados na liga base, os elementos nióbio ou molibdênio aumentam a dureza do ferro fundido cinzento, pois são fortes formadores de carbonetos de alta dureza que potencializam o refino da perlita, fato que contribui significativamente para a elevação dos resultados de dureza. Com relação à microestrutura, foi possível observar que a matriz metálica é muito similar para todas as ligas, com uma tendência a diminuir o tamanho da grafita quando são adicionados os elementos nióbio ou molibdênio. Através dos ensaios de difusividade, pôde-se observar que a liga denominada liga base + 0,10% Nb apresenta um resultado melhor de difusividade em todas as temperaturas testadas (380°C, 480°C, 580°C e 680°C). Este fato pode ser atribuído à maior quantidade de grafita e à adição de nióbio no teor de 0,10%. Associada aos bons resultados de resistência à tração, essa constatação indica que a liga com teor de nióbio de 0,10% pode ser uma excelente alternativa para aplicações susceptíveis a temperaturas elevadas, principalmente temperaturas de trabalho de até 580oC.